UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ PROGRAMA DE PÓS- GRADUAÇÃO EM AGROECOSSISTEMAS
BARBARA ELIS SANTOS RUTHES
ATRIBUTOS FÍSICOS DO SOLO EM SISTEMA DE INTEGRAÇÃO LAVOURA-PECUÁRIA EM ONZE ANOS DE PROTOCOLO EXPERIMENTAL
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
DOIS VIZINHOS 2019
BARBARA ELIS SANTOS RUTHES
ATRIBUTOS FÍSICOS DO SOLO EM SISTEMA DE INTEGRAÇÃO LAVOURA-PECUÁRIA EM ONZE ANOS DE PROTOCOLO EXPERIMENTAL
Dissertação apresentada como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Agroecossistemas do Programa de PósGraduação em Agroecossistemas da Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Orientador: Prof. Dr. Laércio Ricardo Sartor
DOIS VIZINHOS 2019
Ficha catalográfica elaborada por Keli Rodrigues do Amaral Benin CRB: 9/1559 Biblioteca da UTFPR-Dois Vizinhos
R974a Ruthes, Barbara Elis Santos.
Atributos físicos do solo em sistema de integração lavoura-pecuária em onze anos de protocolo experimental. / Barbara Elis Santos Ruthes – Dois Vizinhos, 2019.
135 f.:il.
Orientador: Profº Dr. Laércio Ricardo Sartor. Dissertação (Mestrado) - Universidade Tecnológica
Federal do Paraná, Programa de Pós-Graduação em Agroecossistemas, Dois Vizinhos, 2019.
Bibliografia p.116-138.
1. Solos - Qualidade. 2. Produtividade agrícola. 3. Solos - Produtividade. I.Sartor, Laércio Ricardo, orient. II.Universidade Tecnológica Federal do Paraná – Dois
Vizinhos. III. Título
Ministério da Educação
Universidade Tecnológica Federal do Paraná Câmpus Pato Branco
Diretoria de Pesquisa e Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Agroecossistemas TERMO DE APROVAÇÃO
Título da Dissertação n° XXX
ATRIBUTOS FÍSICOS DO SOLO EM SISTEMA DE INTEGRAÇÃO LAVOURA PECUÁRIA EM ONZE ANOS DE PROTOCOLO EXPERIMENTAL
por
BARBARA ELIS SANTOS RUTHES
Dissertação apresentada às 13 horas 30 min. do dia 20 de fevereiro de 2019 como requisito parcial para obtenção do título de MESTRE EM AGROECOSSISTEMAS, Linha de Pesquisa – Sistemas Integrados de Produção e Solos, Programa de Pós-Graduação em Agroecossistemas (Área de Concentração: Agroecossistemas) da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Câmpus Dois Vizinhos. O candidato foi arguido pela Banca Examinadora composta pelos membros abaixo designados. Após deliberação, a Banca Examinadora considerou o trabalho APROVADO.
Banca Examinadora:
Prof. Dr. Tangriani Simioni Assmann
UTFPR
Prof. Dr. Veruschka R. M. Andreolla
Prof. Dr. Laércio Ricardo Sartor
UTFPR Orientador
Prof. Dr. Michele Potrich
Coordenador do PPGSIS
“O Termo de Aprovação, devidamente assinado, encontra-se arquivado na Coordenação do Programa”
Aos meus pais, Sidnei e Marciani. Dedico, este trabalho.
AGRADECIMENTOS À Deus pela vida e saúde.
Ao professor Dr. Laércio Ricardo Sartor pela orientação, paciência e aprendizado.
Ao programa de Pós-Graduação em Agroecossistemas da Universidade Tecnológica Federal do Paraná.
À Universidade Estadual do Centro-Oeste do Paraná (UNICENTRO), onde o trabalho foi desenvolvido, especialmente ao professor Dr. Itacir Eloi Sandini.
As minhas amigas Daiane e Mycheli, que durante este período dividiram comigo momento únicos, os quais levarei para sempre em minha memória.
Aos professores Edgar Vismara, Fabiani Miranda, Lucas Domingues, Solon Jonas Lonhi e Veruschka R. M. Andreolla pela ajuda e paciência.
À CAPES e a UTFPR pela bolsa concedida.
A todos que direta e indiretamente contribuíram para o desenvolvimento deste trabalho.
Consagre ao Senhor tudo que você faz, e os seus planos serão bem-sucedidos.
Provérbios, 16:3.
Não há vergonha em não saber. A vergonha está em não descobrir.
RESUMO
RUTHES, Barbara Elis Santos. Atributos Físicos Do Solo Em Sistema De Integração Lavoura Pecuária em Onze Anos De Protocolo Experimental. 147f. Dissertação (Mestrado em Agroecossistemas) – Programa de Pós-Graduação em Agroecossistemas, Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Dois Vizinhos, 2019.
Nos últimos anos houve aumento no número de áreas agrícolas que adotaram o sistema de Integração Lavoura-Pecuária devido aos seus inúmeros benefícios. Contudo, ainda há necessidade de pesquisa quanto ao efeito deste sistema na qualidade física do solo, principalmente aqueles que comprometem a produtividade, como a compactação do solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar os atributo físicos do solo após onze anos de protocolo experimental. O delineamento foi de blocos ao acaso com parcelas subdivididas com 3 repetições. As parcelas de inverno foram constituídas pelas doses de nitrogênio 0, 75, 150 e 225 kg ha-1 em pastagem de azevém, aveia ou centeio. E no verão,
pelas cultura do feijão ou milho. As subparcelas foram com e sem pastejo. O pastejo com ovinos, foi em sistema de lotação contínua e carga variável. Nos anos de 2006, 2007, 2009, 2010, 2017 e 2018, após a colheita das culturas de grãos e o pastejo dos animais, foram retiradas amostradas indeformadas das camadas de 0-5, 5-10 e 10-15 cm, para a avaliação dos atributos físicos do solo. Foram realizadas duas repetições para as áreas com pastejo (CP) e uma repetição para sem pastejo (SP). A densidade do solo foi determinada pelo método do anel volumétrico, a porosidade total (PT), macroporosidade (Ma) e microporosidade (Mi) foram determinadas pelo métodos da mesa de tensão. A determinação da resistência do solo a penetração foi realizada juntamente com a avaliação dos atributos físicos do solo, com o auxílio do penetrômetro, até a profundidade de 60 cm. Como análise complementar foi realizada a técnica multivariada, por meio da análise de componentes principais (ACP). Não foram observados valores limitantes para o desenvolvimento das culturas. Não há diferença significativa nos atributos físicos do solo avaliados após o pastejo, entre às áreas CP e SP, independente da dose de N utilizada. As culturas de verão atuaram positivamente sobre a resistência mecânica a penetração e nos atributos físicos do solo, favorecendo a menor RP em superfície. O sistema Integração Lavoura-Pecuária após onze anos de experimento propiciou aumento da macroporosidade do solo em todas as camadas avaliadas.
Palavras chave: sistemas integrados de produção agropecuária, compactação, nitrogênio, qualidade física do solo.
ABSTRACT
RUTHES, Barbara Elis Santos. Physical Attributes Soil In Integrated Crop - Livestock Systems in Eleven Years of Experimental Protocol. 147f. Dissertation (Master in Agroecosystem) – Graduate Progam in Agroecosystem. Federal University of Technology Paraná. Dois Vizinhos, 2019.
In recent years there has been an increase in the number of agricultural areas that have adopted the integrated crop-livestock system due to its numerous benefits. However, there is still a need for research on the effect of this system on soil physical quality, especially those that compromise productivity, such as soil compaction. The objective of this work was to evaluate soil physical attributes after 11years of experimental protocol. The design was of randomized blocks with subdivided plots with 3 replicates. The winter plots were composed of nitrogen, 0, 75, 150 and 225 kg ha-1, in ryegrass, oats and rye pastures. In the summer, by bean and corn cultivation. The subplots were with and without grazing. The grazing with sheep was in a continuous stocking system with variable load. In the years 2006, 2007, 2009, 2010, 2017 and 2018, after the grain crops were collected and the grazing of the animals, undisturbed samples were taken from the 0-5, 5-10 and 10-15 cm layers for the assessment of soil physical attributes. The analysis used two replicates for grazing areas (CP) e one replicate for areas without grazing (SP). Soil density was determined by the volumetric ring method; total porosity (Pt), macroporosity (Ma) and microporosity (Mi) were determined by the voltage table methods. The determination of soil penetration resistance was carried out together with the evaluation of the soil physical attributes, with the aid of the penetrometer, to the depth of 60 cm. As a complementary analysis, the multivariate technique was performed through principal component analysis (PCA). No limiting values were observed for the development of the cultures. There was no significant difference in the physical attributes of the soil evaluated after grazing, between CP and SP, regardless of the dose of N used. Summer crops had a positive effect on the mechanical resistance to penetration and soil physical attributes, favoring the lowest Surface RP. The crop-livestock integration system, after eleven years of experiment, increased soil macroporosity in all strata evaluated.
Key words: integrated crop-livestock systems, compaction, nitrogen, soil physical quality
LISTA DE FIGURAS
CAPITULO 1:
Figura 1: Densidade do solo (Ds) após a cultura do feijão (2011) nas camadas de 0-5 cm (Figura 1A) e 5-10 cm (Figura 1B), com pastejo (CP) e sem pastejo (SP). ... 37 Figura 2: Microporosidade do solo (Mi), após a cultura do feijão (2011) no sistema integração lavoura-pecuária em função das doses de nitrogênio, na camada de 10-15 cm. ... 39 Figura 3: Cluster hierárquico em um sistema de Integração Lavoura-Pecuária (ILP) sob diferentes doses de nitrogênio (0N, 75N, 150N e 225N kg ha-¹), com pastejo (CP) e sem pastejo(SP), após pastejo (P) em pastagem de aveia consorciada com azevém (2010) e cultura do feijão (F) (2011). Guarapuava, PR. ... 40 Figura 4: Análise dos Componentes Principais (ACP) para os atributos físicos do solo em sistema de Integração Lavoura-Pecuária (ILP) sob diferentes doses de nitrogênio (0N, 75N 150N e 225N kg ha-¹), com pastejo (CP) e sem pastejo(SP), após pastejo (P) (2010) e cultura do feijão (F) (2011), nas profundidades de 0-5, 5-10 e 10-15 cm. Ds = densidade do solo, Ma= macroporosidade, Mi= microporosidade, Pt= porosidade total. Guarapuava, PR. ... 42 Figura 5: Densidade do solo (Ds) após a cultura do feijão (2017) na camada de 5-10 cm, com pastejo (CP) e sem pastejo (SP). ... 44 Figura 6: Porosidade total do solo (Pt), após a cultura do feijão (2017), no sistema integração lavoura-pecuária em função das doses de nitrogênio, na camada de 5-10 cm, com pastejo (CP) e sem pastejo (SP). ... 45 Figura 7: Macroporosidade do solo (Ma), após a cultura do feijão (2017) no sistema integração lavoura-pecuária em função das doses de nitrogênio, na camada de 5-10 cm. ... 45 Figura 8: Microporosidade do solo (Mi), após a cultura do feijão (2017) no sistema integração lavoura-pecuária em função das doses de nitrogênio, na camada de 5-10 cm. ... 46 Figura 9: Densidade do solo (Ds), após a cultura do milho (2018) no sistema integração lavoura-pecuária em função das doses de nitrogênio e pastejo, na camada de 0-5 cm. ... 47 Figura 10: Microporosidade do solo (Mi), após a cultura do milho (2018) no sistema integração lavoura-pecuária em função das doses de nitrogênio e pastejo, na camada de 0-5 cm. ... 48 Figura 11: Densidade do solo (Ds) (A) e Porosidade Total (Pt) (B), após a cultura do milho (2018) no sistema integração lavoura-pecuária em função do pastejo, na camada de 5-10 cm ... 49 Figura 12: Densidade do solo (A), Porosidade total (B), Microporosidade do solo (C) e Macroporosidade do solo (D) após a cultura do milho (2018) no sistema integração lavoura-pecuária em função do pastejo, na camada de 10-15 cm. ... 49 Figura 13: Cluster hierárquico em um sistema de Integração Lavoura-Pecuária (ILP) sob diferentes doses de nitrogênio (0N, 75N, 150N e 225N kg ha-¹), com pastejo (CP) e sem pastejo(SP), após pastejo (P) em pastagem de aveia consorciada com azevém (2017) e cultura cultura do feijão (F) (2017) e após a cultura do milho (M) (2018). Guarapuava, PR. ... 51 Figura 14: Análise dos Componentes Principais (ACP) para os atributos físicos do solo em sistema de Integração Lavoura-Pecuária (ILP) sob diferentes doses de nitrogênio (0, 75, 150 e 225 kg ha-¹), com pastejo (CP) e sem pastejo (SP), após pastejo (P), após
cultura do feijão (F) e após cultura do milho (M), nas profundidades de 0-5, 5-10 e 10-15 cm. Ds = densidade do solo, Ma= macroporosidade, Mi= microporosidade, Pt= porosidade total. Guarapuava, PR. ... 53
CAPITULO 2:
Figura 15: Resistência a penetração do solo (MPa) no sistema de integração lavoura-pecuária sob doses de nitrogênio na pastagem de inverno (0, 75, 150 e 225 kg ha-1) e a
utilização ou não do pastejo, na camada de 0-60 cm de profundidade, após cultivo do milho em 28/05/2010. Guarapuava, PR. ... 62 Figura 16: Resistência a penetração do solo (MPa) no sistema de integração lavoura-pecuária sob doses de nitrogênio na pastagem de inverno (0, 75, 150 e 225 kg ha-1) e
a utilização ou não do pastejo, na camada de 0-60 cm de profundidade, após pastejo com ovinos em 29/11/2010. Guarapuava, PR. ... 63 Figura 17: Resistência à penetração do solo, na camada de 15-20 cm após o pastejo no sistema integração lavoura-pecuária em função das doses de nitrogênio no ano de 2010. ... 64 Figura 18: Resistência a penetração do solo (MPa) no sistema de integração lavoura-pecuária sob doses de nitrogênio na pastagem de inverno (0, 75, 150 e 225 kg ha-1) e a
utilização ou não do pastejo, na camada de 0-60 cm de profundidade, após feijão em 21/04/2011. Guarapuava, PR. ... 65 Figura 19: Resistência a penetração do solo (MPa) no sistema de integração lavoura-pecuária sob doses de nitrogênioResistência a penetração do solo (MPa) no sistema de integração lavoura-pecuária sob doses de nitrogênio na pastagem de inverno (0, 75, 150 e 225 kg ha-1) e a utilização ou não do pastejo, na camada de 0-60 cm de
profundidade, após feijão em 29/04/2017. Guarapuava, PR. ... 66 Figura 20: Resistência a penetração do solo (MPa) no sistema de integração lavoura-pecuária sob doses de nitrogênioResistência a penetração do solo (MPa) no sistema de integração lavoura-pecuária sob doses de nitrogênio na pastagem de inverno (0, 75, 150 e 225 kg ha-1) e a utilização ou não do pastejo, na camada de 0-60 cm de
profundidade, após pastejo em 02/11/2017. Guarapuava, PR. ... 67 Figura 21: Interação presença do pastejo e doses de N após pastejo do centeio na camada de 0-5 cm no sistema integração lavoura-pecuária. Guarapuava-PR. ... 68 Figura 22: Resistência a penetração do solo (MPa) no sistema de integração lavoura-pecuária sob doses de nitrogênio na pastagem de inverno (0, 75, 150 e 225 kg ha-1) e a
utilização ou não do pastejo, na camada de 0-60 cm de profundidade, após milho em 09/06/2018. Guarapuava, PR. ... 69 Figura 23: Resistência à penetração do solo na camada de 15-20 cm após a cultura do milho, no sistema integração lavoura-pecuária em função das doses de nitrogênio no ano de 2018. ... 70 Figura 24: Resistencia à penetração do solo (MPa) após a) cultura do milho no ano de 2010; b) pastagem de aveia e azevém no ano de 2010; c) cultura do feijão no ano de 2011; d) cultura do feijão no ano de 2017; e) pastagem de centeio no ano de 2017 e f) cultura do milho no ano de 2018 na camada de 0-5 cm. Guarapuava, PR. ... 71 Figura 25: Resistencia à penetração do solo (MPa) após a) cultura do milho no ano de 2010; b) pastagem de aveia e azevém no ano de 2010; c) cultura do feijão no ano de 2011; d) cultura do feijão no ano de 2017; e) pastagem de centeio no ano de 2017 e f) cultura do milho no ano de 2018 na camada de 5-10 cm. Guarapuava, PR ... 73 Figura 26: Cluster hierárquico em um sistema de Integração Lavoura-Pecuária (ILP) sob diferentes doses de nitrogênio (0N, 75N, 150N e 225N kg ha-¹), com pastejo (CP) e
sem pastejo(SP), após cultura do milho (2010), após pastejo (P) em pastagem de aveia consorciada com azevém (2010), cultura do feijão (F) (2011), após cultura do feijão (2017), após pastejo em pastagem de centeio (2017) e após a cultura do milho (M) (2018). Guarapuava, PR ... 75 Figura 27: Análise dos Componentes Principais (ACP) para resistência a penetração do solo em sistema de Integração Lavoura-Pecuária (ILP) sob diferentes doses de nitrogênio (0, 75, 150 e 225 kg ha-¹), com pastejo (CP) e sem pastejo (SP), após pastejo (P), após cultura do feijão (F) e após cultura do milho (M), nas profundidades de 0-5, 5-10 e 5-10-15 cm nos anos de 205-10, 2011, 2017 e 2018. Guarapuava, PR ... 77
CAPITULO 3:
Figura 28: Densidade do solo (Ds) na camada de 0-5 cmem função das doses de N aplicadas e após 11 anos de experimento. A) pastagem com pastejo (CP), B) pós-pastagem sem pastejo (SP), C) pós-feijão com pastejo (CP) e D) pós-feijão sem pastejo (CP). ... 86 Figura 29: Densidade do solo (Ds) na camada de 5-10 cmem função das doses de N aplicadas e após 11 anos de experimento. A) pastagem com pastejo (CP), B) pós-pastagem sem pastejo (SP), C) pós-feijão com pastejo (CP) e D) pós-feijão sem pastejo (CP). ... 88 Figura 30: Densidade do solo (Ds) na camada de 10-15 cmem função das doses de N aplicadas e após 11 anos de experimento. A) pastagem com pastejo (CP), B) pós-pastagem sem pastejo (SP), C) pós-feijão com pastejo (CP) e D) pós-feijão sem pastejo (CP). ... 89 Figura 31: Macroporosidade (Ma) na camada de 0-5 cm, em função das doses de N aplicadas e após 11 anos de experimento. A) pastagem com pastejo (CP), B) pós-pastagem sem pastejo (SP), C) pós-feijão com pastejo (CP) e D) pós-feijão sem pastejo (CP). ... 90 Figura 32: Macroporosidade (Ma) na camada de 5-10 cm, em função das doses de N aplicadas e após 11 anos de experimento. A) pastagem com pastejo (CP), B) pós-pastagem sem pastejo (SP), C) pós-feijão com pastejo (CP) e D) pós-feijão sem pastejo (CP). ... 91 Figura 33: Macroporosidade (Ma) na camada de 10-15 cm, em função das doses de N aplicadas e após 11 anos de experimento. A) pastagem com pastejo (CP), B) pós-pastagem sem pastejo (SP), C) pós-feijão com pastejo (CP) e D) pós-feijão sem pastejo (CP). ... 92 Figura 34: Microporosidade (Mi)na camada de 0-5 cm, em função das doses de N aplicadas e após 11 anos de experimento. A) pastagem com pastejo (CP), B) pós-pastagem sem pastejo (SP), C) pós-feijão com pastejo (CP) e D) pós-feijão sem pastejo (CP). ... 93 Figura 35: Microporosidade (Mi)na camada de 5-10 cm, em função das doses de N aplicadas e após 11 anos de experimento) pastagem com pastejo (CP), B) pós-pastagem sem pastejo (SP), C) pós-feijão com pastejo (CP) e D) pós-feijão sem pastejo (CP). ... 94 Figura 36: Microporosidade (Mi)na camada de 10-15 cm, em função das doses de N aplicadas e após 11 anos de experimento. A) pastagem com pastejo (CP), B) pós-pastagem sem pastejo (SP), C) pós-feijão com pastejo (CP) e D) pós-feijão sem pastejo (CP). ... 95 Figura 37: Porosidade total (Pt)na camada de 0-5 cm, em função das doses de N aplicadas e após 11 anos de experimento.A) pastagem com pastejo (CP), B)
pós-pastagem sem pastejo (SP), C) pós-feijão com pastejo (CP) e D) pós-feijão sem pastejo (CP). ... 96 Figura 38: Porosidade total (Pt)na camada de 5-10 cm, em função das doses de N aplicadas e após 11 anos de experimento. A) pastagem com pastejo (CP), B) pós-pastagem sem pastejo (SP), C) pós-feijão com pastejo (CP) e D) pós-feijão sem pastejo (CP). ... 97 Figura 39: Porosidade total (Pt)na camada de 10-15 cm, em função das doses de N aplicadas e após 11 anos de experimento. A) pastagem com pastejo (CP), B) pós-pastagem sem pastejo (SP), C) pós-feijão com pastejo (CP) e D) pós-feijão sem pastejo (CP). ... 98 Figura 40: Cluster hierárquico em um sistema de Integração Lavoura-Pecuária (ILP) sob diferentes doses de nitrogênio (0N, 75N, 150N e 225N kg ha-¹), com pastejo (CP) e sem pastejo(SP), após pastejo (P) em pastagem de aveia consorciada com azevém (2010 e 2017) e após a cultura do feijão (F) (2011 e 2017). Guarapuava, PR. ... 99 Figura 41: Análise dos Componentes Principais (ACP) para os atributos físicos do solo em sistema de Integração Lavoura-Pecuária (ILP) sob diferentes doses de nitrogênio (0, 75, 150 e 225 kg ha-¹), com pastejo (CP) e sem pastejo (SP), após pastejo (P) e após cultura do feijão (F), nas profundidades de 0-5, 5-10 e 10-15 cm. Ds = densidade do solo, Ma= macroporosidade, Mi= microporosidade, Pt= porosidade total. Guarapuava, PR. ... 101
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Resumo da análise da variância com valores do quadrado médio de Densidade, Macroporosidade, Microporosidade e Porosidade total para os anos de 2010 após o pastejo e 2011 após a cultura do feijão. ... 127 Tabela 2. Contribuição entre cada componente principal e variáveis analisadas para os atributos físicos do solo observados em 2010 e 2011, em sistema de Integração Lavoura-Pecuária (ILP) sob diferentes doses de nitrogênio (0, 75, 150 e 225 kg ha-¹), com pastejo (CP) e sem pastejo (SP), após pastejo (P) e cultura
do feijão (F). ... 128 Tabela 3. Resumo da análise da variância com valores do quadrado médio de Densidade, Macroporosidade, Micriporosidade e Porosidade total para o ano de 2017 após o pastejo e cultura do feijão. ... 129 Tabela 4. Resumo da análise da variância com valores do quadrado médio de Densidade, Macroporosidade, Micriporosidade e Porosidade total para o ano de 2018 após a cultura do milho. ... 130 Tabela 5. Contribuição entre cada componente principal e variáveis analisadas para os atributos físicos do solo observados em 2017 e 2018, em sistema de Integração Lavoura-Pecuária (ILP) sob diferentes doses de nitrogênio (0, 75, 150 e 225 kg ha-¹), com pastejo (CP) e sem pastejo (SP), após pastejo (P), cultura do feijão (F) e cultura do milho (M). ... 131 Tabela 6. Contribuição entre cada componente principal e variáveis analisadas para a resistência do solo à penetração, observados em 2010, 2011, 2017 e 2018, em sistema de Integração Lavoura-Pecuária (ILP) sob diferentes doses de nitrogênio (0, 75, 150 e 225 kg ha-¹), com pastejo (CP) e sem pastejo (SP), após pastejo (P), cultura do feijão (F) e cultura do milho (M). ... 1322 Tabela 7. Contribuição entre cada componente principal e variáveis analisadas para os atributos físicos do solo observados em onze anos de protocolo experimental, em sistema de Integração Lavoura-Pecuária (ILP) sob diferentes doses de nitrogênio (0, 75, 150 e 225 kg ha-¹), com pastejo (CP) e sem pastejo (SP), após pastejo (P), cultura do feijão (F) e cultura do milho (M). ... 134
LISTA DE SIGLAS
ILP Integração Lavoura-Pecuária
CP Com Pastejo SP Sem Pastejo N Nitrogênio Ds Densidade do solo Ma Macroporosidade do solo Mi Microporosidade do solo Pt Porosidade do solo
Cfb Clima temperado húmido com verão temperado MOS Matéria orgânica do solo
LISTA DE SÍMBOLOS ha Hectare cm Centímetro mm Milimetro cm³ Centímetro cúbico g Grama Kg Quilograma °C Graus celsius % Porcentagem hPa Hectopascal
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO GERAL ... 18
2. REVISÃO DE LITERATURA ... 20
2.1 SISTEMA INTEGRAÇÃO LAVOURA-PECUÁRIA ... 20
2.2 ATRIBUTOS FÍSICOS DO SOLO ... 23
2.2.1 Densidade do solo ... 23
2.2.2. Porosidade do solo ... 25
2.2.3. Resistência a penetração ... 27
2.3 NITROGÊNIO ... 28
CAPITULO 1: Pastejo e Adubação Nitrogenada nos atributos físicos do solo em um Sistema de Integração Lavoura –Pecuária ... 31
1 INTRODUÇÃO ... 32
2 MATERIAL E MÉTODOS ... 33
3 RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 36
3. CONCLUSÕES ... 55
CAPÍTULO 2: Resistência à penetração do solo em um Sistema de Integração Lavoura –Pecuária com diferentes Doses de Nitrogênio ... 56
1 INTRODUÇÃO ... 57
2 MATERIAL E MÉTODOS ... 58
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 61
4 CONCLUSÕES ... 78
CAPITULO 3: Pastejo e Adubação Nitrogenada nos atributos físicos do solo em um Sistema de Integração Lavoura –Pecuária após onze anos de experimento ... 79 1 INTRODUÇÃO ... 80 2 MATERIAL E MÉTODOS ... 81 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 85 4 CONCLUSÕES ... 102 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 103 REFERENCIAS ... 104 ANEXOS ... 126
1. INTRODUÇÃO GERAL
A integração lavoura-pecuária (ILP), é um sistema de produção que proporciona a integração de diferentes atividades na mesma área agrícola, onde ocorre a produção de grãos no período estival e do pastejo na entressafra (FLORES et al. 2007). Este tipo de sistema busca maximizar a produção da propriedade rural, diminuindo a utilização de insumos e melhorando a eficiência do uso da terra, estruturas e mão de obra, minimizando assim a sazonalidade de renda na propriedade (CARVALHO et al. 2010; MORAES et al. 2007).
Nos últimos anos houve aumento no número de áreas agrícolas que adotaram este sistema, devido aos seus inúmeros benefícios (MACEDO, 2009), contudo ainda há diversas dúvidas sobre o efeito deste sistema na qualidade física do solo (FLORES et al 2007), principalmente aqueles que comprometem a produtividade, como a compactação do solo.
A compactação do solo do solo é resultado da ação mecânica por meio da qual se impõe ao solo uma redução do seu índice de vazios (TRINDADE et al. 2008). Este processo é resultado de forças mecânicas externas, podendo ser relacionado ao tráfego intenso de máquinas e pisoteio animal. Em um solo em estado de compactação há redução na absorção dos nutrientes pelas plantas, dificuldade na infiltração de água e aumento da resistência mecânica do solo à penetração, condição que limita o crescimento radicular das plantas e, como resultado, reduz a produtividade das culturas.
Em sistema ILP a degradação física do solo pode acontecer devido ao pisoteio animal, quando em carga excessiva, sobre o solo molhado, causando o adensamento e selamento superficial (MELLO, 2002). Contudo, as alterações na física do solo devido ao pisoteio animal são de baixa magnitude, podendo ser revertidas por processos naturais (CONTE et al. 2011), através do crescimento de radical das plantas e atividade da fauna do solo (MORAES et al. 2002). Também, estas alterações ocorrem nas camadas superficiais do solo, favorecendo as atividades de reestabelecimento da condição prévia do solo, seja por agentes naturais ou por meio de operações como semeadura (SPERA et al. 2009).
Diversos manejos e critérios foram estabelecidos para minimizar o impacto do pisoteio de animais ruminantes em sistema ILP, dentre eles o controle da carga animal aliada à utilização de fertilizantes nitrogenados e uso do sistema de plantio direto são as mais utilizadas. Com a inserção da adubação nitrogenada ocorre o incremento na produção de biomassa vegetal, que proporciona manutenção e/ou aumento no teor da matéria orgânica do solo, maior desenvolvimento radicular fasciculado e agressivo das forrageiras, que auxiliam na estruturação do solo (PETEAN et al. 2010; ROZANE et al. 2010) e reduzem o risco de compactação do solo, devido a maior estabilidade dos agregados (SILVEIRA et. al. 2012). Alguns estudos (ASSMANN et al. 2004; MENEGATTI et al. 2002) avaliando a adubação nitrogenada em ILP verificaram que o aumento das doses de nitrogênio na pastagem de inverno, houve maior acúmulo e produção de matéria seca, e, consequentemente aumento da carga animal. Segundo Alvarenga et al. (2007) este aporte de resíduos vegetais auxilia na melhoria da qualidade física do solo devido a proteção mecânica que estes resíduos proporcionam.
Contudo as modificações causadas ao solo em sistema ILP, tem revelado resultados muito variados. Moreira et al. (2014) encontrou redução da qualidade física do solo, após sete anos de ILP no sistema mais intensivo de pastejo, na profundidade de 0 – 7,5 cm. Flores et al. (2007) não encontrou alterações na densidade e porosidade do solo após o pastejo em diferentes alturas de pastagem de aveia preta e azevém. Esta diversidade de resultados se deve às diferentes condições de cada local, e ao manejo de ILP adotado, tais como a espécie animal, tipo de pastagem, espécies vegetais de lavoura, carga animal, adubação, período de pastejo, tipo de solo, teor de argila, clima e precipitação.
O presente trabalho tem como objetivo avaliar a qualidade física do solo após onze anos de experimento sob sistema de integração lavoura-pecuária, e os possíveis efeitos causados nos atributos físicos do solo (densidade, microporosidade, macroporosidade, porosidade total e resistência a penetração) pelo pisoteio animal.
2. REVISÃO DE LITERATURA
2.1 SISTEMA INTEGRAÇÃO LAVOURA-PECUÁRIA
A sustentabilidade de produção é um tema que tem ganhado espaço, quando se discute o desenvolvimento agropecuário no Brasil, que experimentou um salto no desenvolvimento tecnológico na agropecuária. Contudo, alguns aspectos atraem a atenção quando o tema é a sustentabilidade na produção agrícola, pois ainda são adotadas práticas de preparo contínuo do solo aliadas a monocultura, e em áreas estritamente pecuárias, ocorre a degradação de pastagens (MACEDO, 2009).
O manejo inadequado, o uso intensivo de máquinas agrícolas, aliado ao uso do preparo convencional, foram decisivos no processo de degradação do solo. Os solos destas áreas agrícolas, demonstraram graves problemas de compactação e erosão (GONÇALVES & FRANCHINI, 2007). Contudo, a reversão destes casos de manejo inadequado e queda na sustentabilidade, têm sido observadas a partir do uso de sistemas de produção que que permitem o uso dos recursos naturais de maneira intensiva, mas com sustentabilidade (BALBINOT JUNIOR et al. 2009). Neste contexto, o sistema de integração lavoura-pecuária (ILP) têm se mostrado como principal manejo para alcançar este objetivo, uma vez que este tipo de sistema de produção agropecuária tem como fundamentos básicos o uso do sistema de plantio direto (SPD), correção da acidez e fertilidade do solo, rotação de culturas, uso de genótipos de vegetais e animais melhorados e manejo da pastagem. Assim, a ILP pode ser definida como um sistema produtivo, que diversifica, rotaciona e consorcia na mesma área diversas atividades de agricultura e pecuária, visando maximizar a utilização de ciclos biológicos da plantas, animais e seus resíduos, minimizando a utilização de agroquímicos, e como consequência, diminuindo o impacto ao meio ambiente (ALVARENGA & NOCE, 2005).
Com a crescente necessidade de aumentar a produção agrícola dentro dos princípios da sustentabilidade, os Sistemas Integrados de Produção Agropecuária (SIPA), foram reconhecidos pela FAO em 2010 como a melhor opção para intensificar a produção de forma sustentável. Este tipo de sistema
promove a ciclagem de nutrientes, faz uso mais eficiente dos recursos naturais e reduz o impacto das atividades nos ecossistemas (CARVALHO et al. 2014). Ainda reduzem a emissão de gases para atmosfera, constrói um sistema mais estruturado, resultando em um habitat mais diversificado e reduz o risco econômico das atividades, devido a diversificação do sistema (LEMAIRE et al. 2014).
No Brasil os sistemas de ILP são diferentes, sendo baseados principalmente nos objetivos e características de cara área (CARVALHO et al. 2006). Zimmer et al. 2004 destaca que na região central do país a ILP é usada como uma estratégia na recuperação dos solos e das pastagens degradadas do Cerrado brasileiro, com utilização principalmente de braquiária (Brachiaria
bizantina), capim-mombaça (Panicum maximum) e sorgo (Sorghum bicolor). Já nos subtrópicos brasileiros o ILP tem como objetivo a rotação de culturas anuais de verão com forrageiras de inverno, dentre eles milho (Zea mays), soja (Glycine
max), aveia preta e branca (Avena sativa/strigosa) e azévem (Lolium multiflorum)
(CARVALHO et al. 2006). No sul do Brasil, as gramíneas, como a aveia combinada com o azevém têm sido utilizadas, pois proporcionam diferentes períodos de utilização, devido a velocidade de estabelecimento e o ciclo de vida da planta (CARVALHO et al. 2005).
Ainda, a rotação de culturas em sistema ILP, aumenta a produtividade das áreas, devido, as melhorias na estrutura e fertilidade do solo, controle de plantas daninhas e a quebra de ciclos de pragas e doenças (HUMPHREYS, 1994; MOHAMED SALLEN & FISHER, 1993; MACKENZIE et al. 1999). Segundo Assmann et al. (2002), a interação mais importante da rotação de culturas está relacionada com o acúmulo e remoção de nitrogênio do solo. Estudos como de Bona Filho (2002) avaliando o desempenho da cultura do feijoeiro sistema ILP, concluiu que é viável a aplicação de altas doses de N na pastagem, sendo sua aplicação dispensável na cultura sucessora. Assmann (2001) também avaliando o efeitos de doses de N sobre as pastagens de inverno com e sem trevo, sobre a resposta da cultura do milho, concluiu que a adubação nitrogenada do milho pode ser excluída, quando a cultura que antecessora for bem adubada. Estes resultados demonstram que a rotação de culturas em ILP é uma das principais estratégias na promoção de sistemas de produção menos intensivos de insumos, contudo, mais sustentáveis (ASSMANN, 2002).
Mesmo sendo raros, alguns experimentos de longa duração no Brasil, permitem avaliar as diferentes formas de preparo do solo e intensidade de pastejo sobre as características físicas e químicas do solo. Do ponto de vista das propriedades químicas do solo, o pastejo têm a capacidade de melhorar a fertilidade, devido ao maior acúmulo de matéria orgânica do solo (MOS). Assmann et al. (2007) afirmou que os animais em pastejo são componentes essenciais no agroecossistema, e que influenciam diretamente o processo de mineralização/imobilização de nitrogênio (N), além de aumentar as taxas de reciclagem de N, decorrente da deposição de urina e placa fecais (MONTEIRO; WERNER, 1997).
Ferreira et al. (2009) e Flores et al. (2008) também visualizaram variação nos teores de potássio (K), fósforo (P), cálcio (Ca) e magnésio (Mg) devido a presença do animal na pastagem. A alteração nos teores destes nutrientes interferiu diretamente na acidez potencial do solo, por meio da liberação dos ácidos orgânicos da decomposição dos resíduos animais (FRANCHINI et al. 2000).
Vilela et al. (2008) concluíram que pastagens bem manejadas em comparação com sistemas convencionais de plantio, e até SPD, têm demonstrado capacidade de aumentar o teor de MOS. Resultados semelhantes foram obtidos por Studdert et al. (1997) que em um experimento de longa duração, observou redução nos teores da MOS com plantio de culturas anuais em preparo convencional do solo, sendo recuperada pela pastagem estabelecida após o ciclo da lavoura de grãos.
Contudo, o pastejo mal conduzido pode acelerar o processo de compactação do solo. O pastejo excessivo pode provocar diminuição do volume de poros do solo, acelerando as perdas de nitrogênio pela desnitrificação e volatilização da amônia (DOUGLAS; CRAWFORD, 1998). Assim práticas que favorecem o crescimento das raízes e da parte área das forrageiras, podem reduzir os efeitos negativos do pisoteio animal. Dentre as práticas adotadas, a adubação nitrogenada é a técnica mais utilizada para aumentar a produção da forragem.
Do ponto de vista de qualidade física do solo, o sistema ILP têm proporcionado solos bem estruturados, que favorecem maior taxa de infiltração de água, redução do escorrimento superficial, facilitando a penetração das raízes
no solo e eficiência do uso de nutrientes (VILELA et al. 2008). Petean el al. (2010) e Rozane et al. (2010) concluíram que em sistema ILP ocorre maior desenvolvimento do sistema radicular das forrageiras, que auxiliam na estruturação do solo, e possibilitam maior disponibilidade de nutrientes, além do incremento da MOS, gerando maior estabilidade do sistema, mantendo o solo produtivo.
Ainda segundo Anghinoni et al. (2011) a associação de ILP com plantio direto permite ao sistema suportar maior estoque de carbono orgânico e nitrogênio nas camadas superficiais do solo (0-20 cm). Isto ocorre principalmente, devido ao aporte diferenciado dos resíduos vegetais e do pastejo, que influenciam diretamente o solo tanto em superfície quanto em profundidade devido as raízes. Além disso, a diversificação das espécies vegetais proporcionada pelo sistema ILP, promove maior diversidade dos grupos das macrofauna do solo (SILVA et al. 2006). Estes invertebrados do solo desempenham papel-chave nos diferentes níveis tróficos do solo, sendo responsáveis pelo processo de mineralização e umidificação da MOS, disponibilizando os nutrientes para as plantas (DECAËNS et al. 2003).
Neste sentido, os sistemas de ILP, tem se mostrado promissores, atendendo as dificuldades da pecuária, sendo uma alternativa na recuperação de pastagens e auxiliando na melhoria das propriedades do solo.
2.2 ATRIBUTOS FÍSICOS DO SOLO
2.2.1 Densidade do solo
A densidade (ρ) do solo representa a relação entre a massa de solo seco em estufa e o seu volume, que inclui os espaços ocupados pela água e pelo ar. Este atributo reflete o arranjo das partículas do solo, que consequentemente definem as características do sistema poroso do solo (Ferreira, 2010), além de ser um importante indicativo do manejo do solo, pois quanto maior a densidade do solo, maior é a limitação ao crescimento e desenvolvimento das plantas (FONSECA et al. 2007).
Entretanto, na literatura há divergência no conceito de compactação. Para Hakansson & Voorhees (1998) a compactação do solo ocorre quando a sua
densidade encontra-se em níveis superiores ao seu estado natural, por outro lado, para Mello (2002) um solo compactado apresenta redução no volume total de poros, refletindo-se negativamente no crescimento das raízes das plantas. Do ponto de vista agronômico, a segunda definição é a mais aceita, pois relaciona a compactação à produção das culturas (BALBINOT JUNIOR et al. 2009), assim, os valores críticos de densidade além de serem restritivos ao crescimento das plantas, também afetam diretamente a taxa de infiltração e transporte de água, e às trocas gasosas entre o solo e a atmosfera (FONSECA et al. 2007).
Corsini & Ferraudo (1999) concluiu que a densidade restritiva ao crescimento radicular está entre 1,27 e 1,57 Mg cm³. Em solos argilosos, Argenton et al. (2005) concluiu que os valores limitantes de densidade para o desenvolvimento das plantas é de aproximadamente 1,30 Mg m³ em solos do tipo Latossolo Vermelho argiloso, Reichert et al. (2003) por outro lado, propuseram valores de densidade crítica ao desenvolvimento das plantas, sendo: 1,30 Mg cm³ a 1,40 Mg m³ para solos argilosos; 1,40 Mg cm³ a 1,50 Mg cm³ para solos franco-argilosos e 1,70 Mg cm³ a 1.80 Mg cm³ para solos de classe textura franco-arenosos.
De maneira geral, diversos autores concluíram que o valor aceito como limite critico é de 1,40 Mg cm³, que aumenta com o decréscimo do teor de argila do solo (SOUZA et al. 2005). Estes relatos comprovam que não existe nível crítico da densidade do solo (CARVALHO; GOEDERT; ARMANDO, 2004)
Em sistemas ILP, a compactação do solo devido a presença dos animais ocorre principalmente na camada de 0– 10 cm (MAPFUMO et al. 1999), uma vez que, a pressão exercida ao solo é proporcional a sua área de contato (SOEHNE, 1958) e diretamente ligada a taxa de cobertura do solo, fatores que afetam diretamente o grau de compactação do solo, pois, quanto maior for a disponibilidade de forragem, menor será o efeito do pisoteio. Alves & Fidalski (2015) avaliaram a influência do pastejo de braquiária e a carga animal em sistema ILP, e encontraram o menor valor de densidade na camada de 0-10 cm para a altura de pastejo de 31 cm com 72% da carga animal máxima.
Bortolini et al. (2013) em experimento com papuã com diferentes alturas de manejo e pastejo contínuo com lotação variável, não observaram compactação do solo nas camadas superficiais ou alterações na porosidade total, macroporos e microporos. Este resultado foi atribuído aos altos valores de
matéria orgânica, que contribuem para reduzir os valores de densidade do solo. Por outro lado Trein et al. (1991) aplicando elevada carga animal (200 an/ha) durante 40 horas em Argissolo Vermelho sob pastagem de aveia preta, verificaram compactação do solo na camada superficial. O aumento antes e depois do pastejo, passou de 1,39 Mg cm³ para 1,56 Mg cm³, respectivamente. Segundo Balbinot Junior et al. (2009) estes resultados distintos devido ao pisoteio animal sobre o solo, são facilmente explicados pelas diferenças de manejo empregadas no sistema ILP.
Contudo, estudos como de Costa et al. (2009) e Fidalski et al. (2008) não observaram comprometimento da qualidade física do solo, quando o sistema de ILP é bem manejado, com controle da taxa de lotação animal e oferta de forragem. Segundo Mello (2002) estes resultados devem-se as forrageiras, que quando manejadas corretamente possuem efeito de agregação, que possibilitam o reequilíbrio da porosidade e redução da densidade do solo, devido a ação agressiva do sistema radicular e do aporte de matéria orgânica sobre o solo.
2.2.2. Porosidade do solo
As alterações causadas na porosidade do solo, além de alterar as taxas gasosas, alteram a disponibilidade de água para as plantas (FERREIRA et al. 2010). Quando ocorre degradação na estrutura do solo, há modificação no tamanho dos poros, principalmente dos macroporos, o que altera o fluxo de água, alterando o processo de infiltração (ALVES; SUZUKI; SUZUKI, 2007).
Quando ocorre a redução da macroporosidade do solo, verifica-se aumento na densidade do solo e alteração na porosidade total (FERREIRA et al. 2010). Klein & Libardi (2002) considerando que as raízes das plantas crescem com a macroporosidade acima de 10%, concluíram que o solo ideal é aquele que apresenta a proporção 2:1 de macro:microporos, o que garante as trocas gasosas, infiltração e armazenamento de água.
Estudando o efeito do tempo das pastagens sobre o volume de macroporos após 10 anos de abandono e nove de recuperação, Tarrá et al. (2010), concluíram que há decréscimo no volume de macroporos conforme o aumento no tempo de uso das pastagens. Estes autores perceberam queda no volume de macroporos principalmente na camada de 0-5 cm, ou seja, este
atributo foi afetado diretamente pelo pisoteio animal. Estes resultados corroboram com os encontrados por Flores et al. (2007) que constatou maiores valores de macroporosidade e porosidade total em áreas sem pastejo, em relação às demais pressões de pastejo. Por outro lado, Costa et al. (2015) avaliando os atributos do solo em sistema ILP em sistema de plantio direto ao longo de três anos observaram efeito positivo de incremento da macroporosidadade e porosidade total na profundidade de 0-20 cm.
Portugal et al. (2008) definiram os microporos como os responsáveis pelo armazenamento de água disponível. Sua diminuição prejudica o armazenamento de água no solo e, pode indicar compactação, quando associado a diminuição da macroporosidade (FONSECA et al. 2007). Contudo, Wendling et al. (2003) ressaltaram que valores muito elevados de microporos podem induzir a uma aeração deficiente, dificultando a atividade microbiana e a respiração celular das plantas.
Bertol et al. (2006) encontraram aumento na densidade do solo e no volume de microporos, na camada superficial do solo após o aumento da lotação animal em um Cambissolo álico. Estes resultados corroboram com os encontrados por Sarmento et al. (2008) que concluíram que a camada do solo mais alterada pelo pastejo é a superficial.
Avaliando o efeitos de sistemas de manejo (semeadura direta sem pastejo (SD/SP), semeadura direta com pastejo (SD/CP) e escarificação (ESC/CP)) com pisoteio animal, Kunz et al. (2013) não encontraram diferença no volume de microporos em SD/CP e SD/SP. Estes resultados confirmam os encontrados por Flores et al. (2007) que observaram que a microporosidade permaneceu inalterada após o pastejo em um Latossolo Vermelho distroférrico.
Spera et al. (2010) estudando os atributos físicos de um Latossolo Vermelho distrófico típico em seis sistemas de produção de grãos com pastagens de inverno e verão, não encontraram diferenças nos valores de microporosidade nas camadas avaliadas, contudo, constataram que a porosidade total foi menor na camada de 0-5 cm do que na camada de 10-15 cm. Os autores relacionaram estes valores ao acúmulo de resíduos culturais e a ação do sistema radicular das culturas na reestruturação do solo, restaurando a porosidade.
Conte et al. (2011) avaliando a evolução dos atributos físicos do solo em sistema ILP após sete anos de experimento não encontraram alterações significativas na porosidade do solo. Segundo alguns autores (SPERA et al. 2004; FLORES et al. 2007; LUNARDi et al. 2008) em áreas de ILP, são poucos os relatos sobre os reflexos negativos deste tipo de sistema, o que indica o potencial uso deste sistema.
2.2.3. Resistência a penetração
A resistência do solo a penetração (RP) é considerada o atributo do solo mais adequado para demonstrar o grau de compactação do solo, pois expressa a facilidade de penetração das raízes (SILVEIRA et al. 2010). Segundo alguns autores (STOLF et al. 1983; TORMENA & ROLOFF, 1996; PEREIRA et al. 2002; MARCANTE et al. 2003) a quantificação da RP indica a dinâmica do crescimento e desenvolvimento das raízes das plantas.
Ley et al. (1993) correlacionaram a RP a outros atributos do solo como a textura, densidade, matéria orgânica e umidade no momento da determinação. O conteúdo de água pode variar consideravelmente, podendo mascarar as diferenças nos valores de resistência a penetração impostas pelo tratamento (BUSSCHER et al. 1997).
Avaliando a umidade ideal do solo, Pérez-Gomar et al. (2002) constataram que solos com umidade em torno de 0,24 cm³, apresentam resultados de RP acima de 2,0 Mpa, e a medida que a umidade é aumenta para valores próximos de 0,29 cm³, os valores de RP tem a tendência a diminuir. Assim muitos trabalhos que tem como objetivo avaliar a compactação do solo, utilizam a densidade do solo como atributo de referência (TORRES; SARAIVA, 1999; LAPEN et al. 2004; COLLARES et al. 2006).
Os níveis críticos de RP também podem variar de acordo com o tipo de solo e a espécie cultivada. Arschad et al. (1996) estabeleceram uma classificação para valores da RP, onde: i) extremamente baixa: RP < 0,01 Mpa; ii) muito baixa: 0,01 ≤ RP< 0,1 Mpa; iii) baixa: 0,1 ≤ RP <1,0 Mpa; iv) moderada: 1,0 ≤ RP < 2,0 Mpa; v) alta: 2,0 ≤ RP < 4,0 Mpa; vi) muito alta: 4,0 ≤ RP< 8,0 Mpa e vii) extremamente alta: RP ≥ 8,0 Mpa.
Taylor et al. (1996) por outro lado consideraram a faixa crítica de RP do solo entre 2 e 2,5 Mpa, onde ocorre redução do crescimento radicular, que pode variar com o tipo de solo e a espécie cultivada.
Alguns autores (CANARACHE, 1990; MEROTTO & MUNDSTOK, 1999) concluíram que um solo com resistência variando de 1 a 3,5 Mpa, pode restringir ou até mesmo impedir o desenvolvimento das raízes, além de afetar a produtividade e longevidade das plantas (CARVALHO et al. 2001). Pauletto et al. (1989) concluíram que as camadas consideradas compactadas seriam aquelas com valores de RP superiores a 1,72 Mpa, onde apenas valores acima de 2,32 Mpa seriam capazes de interferir no desenvolvimento das plantas em estudo.
Lanzanova et al. (2007) trabalhando com pastagem em ILP perceberam aumento da RP após diminuição do intervalo de pastejo, de 28 para 14 dias, onde os valores encontrados foram de 2,49 e 2,61 Mpa respectivamente. Clarck et al. (2004) também trabalhando com pisoteio animal em intervalo de 28 dias, verificaram aumento de aproximadamente 44% no valores de RP, em comparação as áreas não pastejadas.
Por outro lado, em um estudo de longa duração no Cerrado, Marchão et al. (2007) avaliando a qualidade física do solo em ILP em comparação com sistemas de plantio direto, convencional, pastagem contínua e lavoura contínua, verificaram aumento na resistência à penetração do solo por causa do pisoteio animal, mas sem limitação para a produção dos cultivos subsequentes.
2.3 NITROGÊNIO
A eficiência do nitrogênio é afetada pela dinâmica do solo, que envolve reações de imobilização, mineralização, nitrificação, desnitrificação, lixiviação, volatilização, adsorção, sorção e outros, resultantes da interação entre os microorganismos e solo (CANTARELLA & DUARTE, 2004). Assim o sincronismo entre a liberação de N da palhada e a exigência das plantas se torna fundamental (GIACOMINI & AITA, 2007).
O uso de espécies forrageiras, especialmente as gramíneas também têm mostrado potencial na manutenção de N, uma vez que a baixa relação C/N e lignina/N total aceleram a decomposição dos resíduos orgânicos, sendo este
uma das variáveis mais importantes na ciclagem de nutrientes (HENTZ et al. 2014). Segundo Floss, (2000) quanto maior a velocidade de decomposição do material orgânico, maior será a liberação dos nutrientes, e lignina e relação C/N mais lenta será a decomposição quanto mais alto conteúdo de.
Em comparação com as culturas anuais, as pastagens estabelecem um agroecossistema único, devido à complexidade dos ciclos e sub-ciclos do nitrogênio (WHITEHEAD, 1995). Desta forma, o conhecimento dos ciclos de entrada e saídas deste nutriente, têm se mostrado como fator básico para a definição da rotação mais adequada, uma vez que nos últimos anos o incremento adubação nitrogenada em sistemas integrados, têm permitido aumentar a produtividade das áreas pastejadas, e consequentemente, aumentar a carga animal (ASSMANN et al. 2002).
Em sistema ILP a disponibilidade dos nutrientes é condicionada pela resposta das plantas ao pastejo (ASSMANN et al. 2002), pois a presença dos animais pode influenciar os processos de mineralização/imobilização de N, além de facilitar a decomposição dos substratos e reciclagem de N decorrente da deposição de fezes e urina (SINGH et al. 1991; BAUER et al. 1987).
Entretanto, o pastejo mal conduzido pode dar início a um ciclo de degradação do solo, principalmente a compactação, que altera principalmente o porosidade total do solo (MELLO, 2002). Esta redução da aeração do solo, modifica o balanço do nitrogênio, e contribui para a perda por desnitrificação (CABRAL et al. 2012), conforme o observado por Whisler et al. (1965), que observou diminuição de até quatro vezes do teor de N mineralizado, com o aumento da densidade de um solo com textura franco-argilosa. A compactação do solo também altera o perfilhamento das plantas, conforme o visualizado por Gross et al. (2003) que observaram redução 32,9% do perfilhamento de braquiárias, em relação ao resultado obtido ao nível zero de compactação. Costa (2010) em estudo de consórcio de milho com forrageiras verificaram que as doses crescentes de N aplicadas a forrageira após o consórcio influenciaram os teores de N foliar.
Além disso, em áreas de ILP, o pastejo também pode aumentar a disponibilidade de outros nutrientes, através da manutenção na superfície do solo, tornando os nutrientes mais acessíveis às plantas e microorganismos (ARCHER & SMEINS, 1991), uma vez que a taxa de cobertura, atenua o grau
de compactação do solo, diminui o efeito do pisoteio, favorece o rebrote e crescimento da pastagem, auxilia na ciclagem de nutrientes e influência no processo de mineralização/imobilização de N (MELLO, 2002; SILVA et al. 2000; ASSMANN et al. 2002).
CAPITULO 1: Pastejo e Adubação Nitrogenada nos atributos físicos do solo em um Sistema de Integração Lavoura –Pecuária
1 INTRODUÇÃO
A presença dos animais em áreas destinadas à produção agrícola ainda é um assunto controverso, e que gera certa preocupação dos produtores devido a possível compactação do solo. Se por um lado alguns trabalhos (FIDALSKI & TORMENA, 2007; CHIODEROLI et al., 2012; MENDONÇA et al., 2013) demonstram que a presença das gramíneas no sistema permitem a melhoria na qualidade física dos solo, por outro lado, trabalhos como de Azevedo & Sverzut (2007), Du Toit et al. (2009) e Queiroga et al. (2009) demonstram que o pisoteio animal favorece a compactação da camada superficial do solo, redução da macroporosidade, aumento da resistência à penetração e predispõe o solo a erosão.
Os estudos sobre a qualidade física do solo têm evoluído significativamente, devido a necessidade do entendimento dos atributos físicos em áreas sob integração lavoura-pecuária (LANZANOVA et al., 2007; FIDALSKI et al., 2008; SPERA et al., 2009; SALES et al., 2010). Dentre os atributos físicos mais utilizados para esta avaliação, a densidade, porosidade do solo (FLORES et al. 2007; LANZANOVA et al. 2007) e a resistência à penetração (ALBUQUERQUE et al. 2001; TORMENA et al. 2002) têm sido os mais utilizados, visto que em áreas sob ILP, a compactação ocorre principalmente nas camadas superficiais (BEUTLER & CENTURION, 2004; MELLO, 2002).
A baixa cobertura do solo permite o contato direto do casco do animal ao solo, que em lotações excessivas aceleram o processo de selamento superficial, fatores estes que diminuem a capacidade vegetativa das plantas, e iniciam o processo de erosão (MELLO, 2002). Além disso, a compactação superficial reduz a infiltração (LANZANOVA et al. 2007) e reduz o armazenamento de água no solo, além de contribuir para o escoamento superficial (KUNZ et al. 2013). Por outro lado, a taxa de cobertura adequada ameniza o grau de compactação do solo, devido ao menor efeito do pisoteio animal (MELLO, 2002), favorecendo o rebrote e crescimento da pastagem (SILVA et al. 2000).
Diante do exposto, pressupõe-se a hipótese de que as áreas submetidas ao pastejo, apresentem maiores valores de densidade e menores de porosidade total, especialmente a macroporosidade, do que às áreas sem pastejo. Este capítulo tem como objetivo avaliar o efeito de diferentes doses de nitrogênio com
e sem pastejo sobre a qualidade física do solo, especialmente a densidade, porosidade total, macro e microporosidade.
2 MATERIAL E MÉTODOS
O experimento foi iniciado em junho de 2006 área experimental do campus da Universidade Estadual do Centro-Oeste, localizada no munícipio de Guarapuava- PR, com coordenadas geográficas são 25°33’ latitude Sul e 51°29’ longitude Oeste e de 1095 m. O solo da região é classificado como Latossolo Bruno álico, de relevo suave ondulado e substrato de rochas basálticas (Embrapa, 2006) de textura argilosa. O Clima da região é do tipo Cfb, segundo a classificação de Köppen (Alvares et al. 2013), com temperatura no mês mais frio abaixo de 18°C e no mês mais quente abaixo de 22°C. A precipitação anual varia entre 1400 a 1800 mm.
Antes da implantação do sistema de integração lavoura-pecuária em abril de 2006, a área experimental era utilizada em sistema de plantio direto, com produção de milho para silagem após o pousio no inverno. Desde de 2006, a área vem sendo utilizada com cultivo de aveia branca (Avena sativa), aveia preta comum (Avena strigosa), Azévem comum (Lolium multiflorum) e Centeio (Secale
cereale) no inverno e rotação de milho e feijão para produção de grãos. No
Quadro 2 são apresentadas as sucessões de culturas realizadas entre os anos de 2010/2018.
Quadro 2: Sucessão de cultura realizadas entre 2010 e 2018.
Estação Culturas
Inverno 2010 Aveia e Azevém
Verão 10/11 Feijão
Verão 16/17 Feijão
Inverno 2017 Centeio
Verão 17/18 Milho
O delineamento utilizado foi em blocos ao acaso com parcelas subdivididas e três repetições. A parcela principal foi constituída pelas doses de
nitrogênio (N), sendo 0, 75, 150 e 225 kg ha-¹, utilizando a ureia como fonte de N. Nas subparcelas casualizou-se o fator pastejo, com e sem. Em cada parcela principal isolou-se um área de aproximadamente 96 m² que permaneceu sem pastejo, enquanto o restante da área foi pastejada com ovinos, com lotação contínua, taxa de lotação variável, onde mantinha-se a altura média de pastagem de 14 centímetros (cm) (Figura 2).
Figura 2: Croqui da área experimental com ILP no município de Guarapuava, PR. 0N: sem nitrogênio; 75N: 75 kg ha-1 de N; 150N: 150 kg ha-1 de N; 225N: 225 kg ha-1 de N
Fonte: O autor, 2019.
No ano de 2006 assim como os demais anos de experimento, a semeadura da pastagem foi efetuada em sistema de plantio direto. A adubação foi realizada conforme recomendações técnicas. Após 35 dias após a semeadura (DAS), foi realizada a aplicação da ureia em cobertura, de acordo com os tratamentos.
O pastejo no ano de 2010 durou 90 dias, e no ano de 2017 120 dias. Foram utilizados ovinos, que foram distribuídos aletoriamente em doze lotes de seis cordeiros nas parcelas e mantidos na pastagem, em sistema de lotação contínua e carga variável, afim de manter a altura da pastagem entre 14 e 15 cm de altura.
Cerca de 20 a 30 dias antes da semeadura da cultura do feijão ou milho, os animais era retirados da área, com posterior dessecação da pastagem com 2,5 L ha¹ de glyphosate. Após este período a semeadura das culturas (milho e feijão, conforme o ano de cultivo) era realizada, e a adubação e o controle de plantas daninhas era realizada conforme recomendação técnica.
Nos anos de 2010 após o pastejo da aveia+azevém, 2011 após a cultura do feijão, 2017 após a cultura do feijão e após pastejo do centeio, e, 2018 após a cultura do milho, foram retiradas amostradas indeformadas das camadas de 0-5, 5-10 e 10-15 cm, para a avaliação dos atributos físicos do solo. Foram realizadas duas repetições para as áreas com pastejo (CP) e uma repetição para sem pastejo (SP).
A densidade do solo foi determinada pelo método do anel volumétrico, a porosidade total (Pt), macroporosidade (Ma) e microporosidade (Mi) foram determinadas pelo métodos da mesa de tensão (EMBRAPA, 1997).
Os resultados foram submetidos a análises de variância pelo teste F a um nível de 5% de probabilidade, utilizando o programa estatístico R-Bio® (BHERING, L.L. 2017) e, caso apresentassem significância, era realizado o estudo de regressão. Como análise complementar foi realizada a técnica multivariada cluster hierárquico realizado a partir da distância euclidiana entre os acessos para o conjunto das 12 variáveis, juntamente com o uso do algoritmo de Ward para a obtenção dos agrupamentos de acessos similares. Com esta análise, buscou-se verificar as similaridades entre as variáveis analisadas e os tratamentos estudados a partir de agrupamentos homogêneos representados em um dendrograma de similaridade. O resultado da análise foi apresentado em forma gráfica (dendrograma ou cluster hierárquico) que auxiliou na identificação dos agrupamentos dos acessos, no qual os grupos foram definidos pelo traçado de uma linha paralela ao eixo horizontal, onde se encontram as maiores distâncias em que os grupos foram formados.
A análise de Componentes Principais (ACP) também foi realizada com o objetivo de reduzir a complexidade das inter-relações de um número grande de variáveis observadas a um número relativamente pequeno de combinações lineares com essas variáveis, que são os componentes principais e, assim, facilitam a interpretação da importância das variáveis na análise. Para a ACP foram geradas matrizes de dados, onde os tratamentos foram divididos conforme
a época de coleta, dose de N e com/sem pastejo, constituída de 16 linhas e 12 colunas para o 1° ciclo, onde 0NSP-F, 75NSP-F, 150NSP-F e 225NSP-F compreenderam as doses de N, nas áreas sem pastejo (SP) após a cultura do feijão (F); 0NCP-F, 75NCP-F, 150NCP-F e 225NCP-F, doses de N, com pastejo (CP) após a cultura do feijão (F); 0NSP-P, 75NSP-P, 150NSP-P, 225NSP-P após o pastejo (P) nas áreas sem pastejo (SP), e 0NCP-P, 75NCP-P, 150NCP-P, 225NCP-P após pastejo (P) nas áreas com pastejo (CP). Para o 2° ciclo, a matriz foi constituida por 24 linhas e 12 colunas, onde novamente 0NCP-F, 75NCP-F, 150NCP-F e 225NCP-F, doses de N, com pastejo (CP) após a cultura do feijão (F); 0NSP-P, 75NSP-P, 150NSP-P, 225NSP-P após o pastejo (P) nas áreas sem pastejo (SP); 0NCP-P, 75NCP-P, 150NCP-P, 225NCP-P após pastejo (P) nas áreas com pastejo (CP); 0NSP-M, 75NSP-M, 150NSP-M e 225NSP-M após a cultura do milho (M) em áreas sem pastejo (SP) e 0NCP-M, 75NCP-M, 150NCP-M e 225NCP-150NCP-M também após a cultura do milho (150NCP-M) nas áreas com pastejo (CP). A análise foi realizada com a utilização do software PC-ORD® v.6 (MCCUNE & MEFFORD, 2011).
Afim de facilitar o entendimento das épocas avalidas, este capítulo é dividido em duas épocas, onde o 1° ciclo compreende as coletas realizadas nos anos de 2010 (pós-pastejo) e 2011 (pós-feijão), e o 2° ciclo, onde foram avaliados os anos de 2017-1feijão), 2017-2 pastejo) e 2018 (pós-milho).
3 RESULTADOS E DISCUSSÕES
1° Ciclo de coletas 2010/2011
Após ciclo de pastejo no ano de 2010 (Tabela 1) nas camadas de 0-5 e 5-10 cm, as médias de densidade do solo (Ds) das áreas com (CP) e sem pastejo (SP) não apresentaram diferença significativa (1,14 Mg cm-3 e 1,18 Mg cm-3,
respectivamente), não atingindo o valor considerado crítico (> 1,40 Mg m-3) para
o desenvolvimento das plantas em Latossolos argilosos (REINERT et al. 2008). Também para Ds na camada de 10-15 cm não foram observadas diferenças para as doses de N e pastejo. Segundo Mello (2002) o processo de compactação devido ao pisoteio animal ocorre principalmente na camada de 0-10 cm, através
do adensamento e selamento superficial do solo, assim não é esperado alterações em maiores profundidades.
Após a cultura do feijão no ano de 2011 (Tabela 1), houve diferença entre as áreas CP e SP nas camadas de 0-5 e 5-10 cm (Figura 1A e 1B). Em geral as áreas não pastejadas (SP) demonstraram maiores valores de Ds quando comparadas aquelas com ILP em SPD. Este resultado deve-se provavelmente à ação do sistema radicular das culturas no sistema ILP, que contribui para a diminuição da Ds devido ao maior desenvolvimento radicular.
Figura 1: Densidade do solo (Ds) após a cultura do feijão (2011) nas camadas de 0-5 cm (Figura 1A) e 5-10 cm (Figura 1B), com pastejo (CP) e sem pastejo (SP).
Estes resultados corroboram com os encontrados por Loss et al. (2012) que estudando a densidade do solo sob sistema ILP e SPD no Cerrado encontrou menores valos de Ds na camada de 0-10 cm quando comparado às demais áreas cultivadas. Também alguns estudos demonstram que o uso de PD em solos após pelo menos quatro anos eleva os valores de Ds, principalmente devido ao rearranjo natural das partículas do solo (VIEIRA, 1981; VIEIRA & MUZILLI, 1984; CORRÊA, 1985).
Em comparação com a época pós-pastejo, nota-se diminuição nos valores de Ds pós-feijão, principalmente nas áreas que foram pastejadas (CP), indicando que o aumento da Ds causada pelo impacto do animal no momento do pastejo, é revertida por processos naturais, neste caso, a formação de raízes. Estes resultados são similares aos encontrados por Bonetti et al. (2015) estudando a influência dos SIPA’s no solo e na produtividade de soja e braquiária. A análise
da variância da Ds na camada de 10-15 (Tabela 1), não identificou interação e diferença significativa entre as doses de N e pastejo.
A macroporosidade do solo não foi alterada nas camadas e épocas estudadas (Tabela 1), independente da dose de N e presença do pastejo, estando acima do nível crítico estabelecido por Klein & Libardi (2002) de 0,10 m3
m-3. Após o pastejo, na camada de 0-5 cm os valores de Ma para as áreas CP e
SP não foram diferentes (0,12 m³ m-3) o que demonstra que a presença do animal
não alterou a Ma nas condições deste estudo. Segundo Andreolla et al. (2015) a atividade da fauna edáfica do solo pode contribuir para o incremento da Ma, pois durante o pastejo, ocorre estímulo na atividade destes organismos devido a deposição de dejetos ao solo.
Entretanto, após a cultura do feijão foi observado aumento da Ma, sendo este resultado decorrente do crescimento das raízes da cultura que se desenvolve principalmente pelos macroporos e consequentemente, melhoram a oxigenação do solo (MOREIRA et al. 2005; MELLO, 2002). Segundo Vilhordo et al. (1988) o sistema radicular do feijão se desenvolve preferencialmente nos primeiros 10 cm de profundidade, cerca de 87% do total.
A porosidade total assim como a macroporosidade, não foi influenciada pelo pisoteio animal e doses de N nas camadas e ciclos avaliados, estando também acima do mínimo considerado satisfatório para o desenvolvimento das plantas estabelecido por Kiehl (1979), de 0,50m³ m-3. Este resultado evidencia
que a presença do pastejo não causou a compactação do solo, uma vez que, o processo de compactação é caracterizado por redução severa da porosidade total, refletida principalmente em redução dos macroporos (MELLO, 2002).
A micropororosidade do solo (Mi) assim como os demais atributos, não foi alterada pela presença do pastejo e as doses de N nas camadas do solo após o pastejo. A falta de efeito do pastejo neste atributo, demonstra sua importância, pois reflete diretamente na absorção de nutrientes pelas raízes e na retenção de água (BONETTI et al. 2015). Após o feijão no entanto, foi visualizada diferença significativa na camada de 10-15 cm para as doses de N (Figura 2).
Figura 2: Microporosidade do solo (Mi), após a cultura do feijão (2011) no sistema integração lavoura-pecuária em função das doses de nitrogênio, na camada de 10-15 cm.
Sem o uso de N foi observado o maior valor de Mi (0,49 m³ m-3), sendo
observado nesta dose aumento dos valores de Ds e diminuição da Ma (1,15 Mg cm-3 e 0,13 m³ m-3, respectivamente) em relação as demais doses. Em relação
ao pastejo, não houve diferença significativa quando comparados os valores das áreas CP e SP, com valores em 0,47 m³ m-3.
Na análise de cluster hierárquico, os tratamentos foram agrupados com base no grau de semelhança, com o objetivo de classificá-las em grupos mais ou menos homogêneos, assim, os ambientes pouco distanciados são mais semelhantes do que os amplamente distanciados. A faixa de corte foi feita em 70%, e observou-se a formação de cinco grupos (Figura 3), onde o primeiro grupo foi formado pelos tratamentos 75NSP-F, 0NSP-F e 225NCP-F, o segundo grupo foi composto por 0NCP-F, 15NCP-F, 150NSP-F, o terceiro por 225NSP-F, 150NCP-F e 75NSP-P, o quarto grupo por 75NCP-P, 150NSP-P e 225NSP-P e o quinto grupo por 150NCP-P, 0NSP-P, 225NCP-P e 0NCP-P.
Figura 3: Cluster hierárquico em um sistema de Integração Lavoura-Pecuária (ILP) sob diferentes doses de nitrogênio (0N, 75N, 150N e 225N kg ha-¹), com pastejo (CP) e sem pastejo(SP), após pastejo (P) em pastagem de aveia consorciada com azevém (2010) e cultura do feijão (F) (2011). Guarapuava, PR.
Na análise de componentes principais (ACP), Figura 4, os atributos do solo avaliados foram representados por autovetores, que indicam a direção do gradiente máximo, sendo que o comprimento do vetor tem correlação proporcional entre o atributo e o eixo, e sua importância na explicação da variância projetada em cada eixo (THEODORO et al. 2003). Ou seja, quanto maior for o comprimento de um autovetor, mais influente este será para a análise (BORCARD; GILLET; LEGENDRE, 2011). Dessa forma, no eixo 2, as variáveis Pt 0-5, Mi 0-5, apresentam vetores positivos e Pt 5-10, Mi 5-10, Mi 15, Pt 10-15, Ma 5-10 e Ma 10-10-15, apresentaram autovetores negativos, sendo estas as variáveis que mais influenciaram no comportamento dos tratamentos (Figura 4). Quanto o percentual de variância explicado pelas CP’s, verifica-se que em todas as profundidades analisadas, o primeiro e segundo componente foram responsáveis por 66,31% da variância total, sendo 34,91% na PC1 e 31,40% na PC2.
Figura 4: Análise dos Componentes Principais (ACP) para os atributos físicos do solo em sistema de Integração Lavoura-Pecuária (ILP) sob diferentes doses de nitrogênio (0N, 75N 150N e 225N kg ha-¹), com pastejo (CP) e sem pastejo(SP), após pastejo (P) (2010) e cultura do feijão (F) (2011), nas profundidades de 0-5, 5-10 e 10-15 cm. Ds = densidade do solo, Ma= macroporosidade, Mi= microporosidade, Pt= porosidade total. Guarapuava, PR.
